PROSES PENGERASAN LOGAM BAGIAN 2

QUENCHING.

bertujuan untuk mendapatkan NILAI KEKERASAN optimum dari baja, dengan mentransformasikan perlit ke austenit kemudian dari austenit menjadi martensit dengan pendinginan cepat sehingga kurva pendinginan pada diagram CCT tidak menyentuh hidung kurva dan langsung ke Ms (martensit strart). Kekerasan optimum diperoleh jika austenit seluruhnya berubah menjadi martensit dan makin tinggi kadar karbon kekerasan yang diperoleh juga makin tinggi.

Tempering.

Proses tempering biasanya dilakukan untuk memperbaiki karakteristik baja hasil proses pengerasan dengan quenching. Baja hasil proses quenching tersebut sangat keras, rapuh dan memiliki tegangan sisa yang besar, maka agar baja tersebut tidak merugikan dalam penggunaannya dilakukan proses perlakuan panas tambahan yaitu tempering. Pemanasan pada proses temperaing dilakukan pada temperatur tertentu dibawah temperatur kritis (A1) dan ditahan pada temperatur tersebut selama waktu tertentu kemudian didinginkan di uadara atau didalam dapur

CONTOH CONTOH DAPUR HEAT TREATMENT

PENGARUH TEMPERING TERHADAP SIFAT MEKANIS

YIELD

TENSILE

ELONGATION

HARDNESS

DUCTILITY

Effect of tempering temperature on the mechanical properties of oil-quenched 4340 steel bar

MARTEMPERING

a). Conventional quenching & tempering

b). Martempering

c). Modified Martempering—for High Ms

MARTEMPERING

Martempering media : molten salt and hot oil are both widely used for martempering

AUSTEMPERING

adalah transformasi isotermal dari paduan baja pada temperatur dibawah pembentukan pearlite dan diatas terbentuknya martensit

KEUNTUNGAN AUSTEMPERING :

1.      Meningkatkan: DUCTILITY, TOUGHNESS , STRENGTH.

2.      Mengurangi distorsi.

3.      Mengurangi waktu proses sampai mendapatkan kekerasan yang di inginkan.

4.      Mmenghemat energy dan modal untuk investasi.

Molten salt is the quenching medium most commonly used in austempering

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE FRACTURE OF 10B53 STEEL.

•Ductile fracture surface of specimen austempered to 53 HRC.

•Brittle fracture of specimen quenched and tempered to 53 HRC.

A : aliran panas

B : vapor blanket karena pengadukan yg buruk

C : gelembung yg terperangkap dan pecah pelan2

D : gelembung uap meletus/ lepas

Penyebab kerusakan akibat perlakuan panas pada umumnya secara garis besar disebabkan oleh dua hal, yaitu :

1.Kesalahan dalam melaksanakan proses, yaitu meliputi pemilihan temperatur, penentuan waktu pemanasan, cara pemanasan, kesalahan memilih media pendingin atau kesalahan menentukan kecepatan pendinginan dan kesalahan dalam meletakkan benda uji didalam dapur atau kesalahan ketika menjatuhkan ke dalam media pencelup.

2.Perubahan perubahan fisik logam, meliputi transformasi fasa, pemuaian dan penyusutan timbulnya tegangan sisa, dll.

Pada transformasi austenit ke martensit dimana terjadi transformasi geser, matriks mengalami deformasi plastis. Jika fasa induk tidak mampu menampung perubahan bentuk yang ditimbulkan transformasi tersebut, maka akan terjadi keretakan.

Pada proses perlakuan panas baik ketika pemanasan maupun ketika pendinginan terjadi beberapa perubahan pada logam, perubahan perubahan tersebut meliputi :

- Kuat tarik logam pd temp rendah > temp tinggi

- Pemuaian dan penyusutan

- Perubahan fasa

- Perubahan ukuran butir

- Penataan kembali dislokasi

Perubahan perubahan tersebut dapat mengakibatkan tegangan sisa dan juga bahkan menimbulkan perubahan dimensi serta retak. Ketika proses pemanasan dengan kecepatan relaitif tinggi transfer panas dari permukaan ke bagian inti berlangsung relatif lebih lambat dari panas yang diterima oleh permukaan dari sumber panas, akibatnya terjadi perbedaan suhu yang besar antara bagian permukaan dan bagian inti. Demikian juga ketika logam panas didinginkan secara cepat, bagian permukaan logam yang kontak langsung dengan media pendingin temperaturnya turun secara cepat sedangkan pada bagian inti masih perlu waktu untuk menyalurkan panas ke permukaan melalui proses induksi, sehingga temperatur bagian permukaan dan bagian inti mempunyai perbedaan yang cukup besar.

Seperti telah diketahui bahwa logam memuai jika temperaturnya tinggi dan menyusut jika temperaturnya turun. Dengan terdapatnya perbedaan temperatur pada bagian inti dan bagian permukaan yang begitu besar maka penyusutan dan

pemuaian pada bagian inti tidak terjadi secara bersamaan sehingga timbul tegangan panas atau thermal stresses dan tegangan tersebut dalam kondisi tertentu dapat mengakibatkan keretakan dan pecah.

Tegangan sisa yang terjadi akibat adanya gradien panas diperkuat dengan adanya tegangan yang terjadi akibat transformasi fasa. Pada proses pemanasan dan pendinginan secara cepat tidak hanya pemuaian dan penyusutan saja yang terjadi, tetapi juga terjadi perbedaan awal transformasi fasa antara bagian permukaan dan bagian inti, karena masing masing fasa: martensit, bainit dan perlit mempunyai volume spesifik yang berbeda, maka perbedaan transformsi fasa tersebut juga mengakibatkan adanya perbedaan volume kristal dan akhirnya menimbulkan tegangan.

Perubahan volume dari austenit ke fasa lainnya.

Transformasi	Perubahan Volume (%)	Perubahan Panjang (%)
Austenit-martensit	+ 4,2	+ 1,4
Austenit-bainit	+ 3,2	+ 1,07
Austenit-perlit	+ 2,4	+ 0,8

Perubahan dimensi tidak hanya terjadi pada proses pencelupan saja, tetapi juga dapat terjadi pada proses penemperan karena pada tempering terjadi juga transformsi fasa yang mempunyai volume spesifik yang berbeda.

 

Cross section of a water quenched SAE/AISI 1037 steel track shoe with 0.25 mm (0.010 in.)

distortion caused by lightening groove. Redesigning of the shoe to remove the grooves improved uniformity of

the section and reduced the distortion to a maximum of 0.08 mm

Perlakuan panas terhadap baja yang dilakukan dengan baik dan benar merupakan suatu faktor yang penting dan menentukan kualitas serta kemampuannya dalam penggunaan. Beberapa hal yang harus diingat dalam melakukan perlakuan panas baja, yaitu:

1.      Pemanasan baja sebaiknya tidak dilakukan secara cepat atau langsung dimasukkan ke dalam dapur yang panas, tetapi dilakukan pelahan lahan atau melalui preheating, atau diletakkan didalam dapur ketika dapur masih dingin, kemudian dipanaskan bersama sama dengan dapur sampai kepada temperatur yang dikehendaki.

2.      Waktu pendiaman didalam dapur diusahakan sedemikian rupa sehingga cukup dan sudah dapat dipastikan bahwa pemanasan berlangsung merata diseluruh bagian benda.

3.      Untuk menghindarkan overheating pemanasan baja sebaiknya tidak terlalu tinggi, karena pencelupan dari temperatur yang terlalu tinggi akan mengakibatkan keretakan. Overheating juga akan mengakibatkan terjadinya pertumbuhan butir sehingga ukurannya terlalu besar sehingga ketangguhannya berkurang.

4.      Dalam proses pemanasan diperlukan sesuatu yg dapat mencegah terjadinya scaling atau kerak dan dekarburisasi. Hal ini dapat dilakukan dg misalnya mengalirkan gas netral pada dapur pemanas, memanaskan didalam salt bath furnace.

5.      Quenching harus dilakukan sesuai dg yang direkomendasikan oleh pabrik, baik kecepatan pendinginan maupun media pendinginnya.

6.  Sebaiknya baja harus segera ditemper sesaat setelah quenching dan dilakukan sebelum benda tersebut mencapai temperatur ruang, hal ini perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya retak akibat tegangan yang timbul selama quenching. Beberapa baja seperti baja perkakas bahkan membutuhkan lebih dari satu proses tempering

LAYER ADDITION	Coatings : -Electrochemical plating, -Chemical vapour deposition (electroless plating) -Thin films (physical vapour deposition, sputtering, ion plating), -Ion mixing Hardfacing : -Fusion hardfacing (Welded overlays) -Thermal spray (Nonfusion bonded overlay)
SURFACE OR SUBSURFACE MODIFICATION	Diffusion Methods : -Carburising , -Nitriding, -Carbonitriding, -Nitrocarburising , -Boriding -Titanium – carbon diffusion Selective Hardening Methods : -Flame hardening, -Induction hardening, -Laser hardening, -Electron beam hardening, -Ion implantation -Selective carburising and nitriding, -Use of arc lamps

Pilihan teknologi rekayasa permukaan didasarkan kepada kebutuhan sifat teknis dalam kondisi operasionilnya.

1.      Ketahanan aus abrasiv pada pembebanan tekan rendah.

2.      Ketahanan aus abrasiv pada pembebanan tekan tinggi

3.      Ketahanan terhadap pengelupasan (bonding strength)

4.      Ketahanan terhadap goresan

5.      Ketahanan terhadap benturan

6.      Kekuatan tekuk dan torsi

7.      Kekuatan lengkung fatigue dan torsi fatigue

8.      Ketahanan terhadap mechanical pitting dan case Crushing

9.      Ketahanan terhadap korosi

10.  Ketahanan terhadap erosi

 Materi By  Dr.Ir.Amin Suhadi ,M.Eng